Если совместить математические выражения второго начала
термостатики |
= dQ* + dQ** |
dS = dQ |
|
T |
T |
и второго начала термодинамики
dS ³ dTQ*
то получается следующее соотношение:
dS = dQ = dQ* + dQ** ³ dQ*
T T T
dS** = dQT** > 0
Круговые процессы (циклы)
Круговыми процессами называются замкнутые процессы, характеризующиеся возвратом системы (рабочих тел) в исходное состояние, то есть в исходное состояние возвращаются параметры состояния, а значить интегральное изменение любой функции состояния равно нулю:
ò dz = 0 где z = p; V(v); Т; U(и); H(h) и т.п.
Круговые процессы, как периодически повторяющиеся, реализуются в тепловых машинах ( тепловых двигателях и холодильных машинах) и называются циклами.
Различают прямые и обратные циклы. Те и другие могут быть обратимые и реальные.
работа, осуществляются в тепловых
*
ц
P 
Q1*
L*ц
Q2*
V
dL*
ò dQ* = Q1* - Q2* ; ò dL* = L*ц = L*рас. - L*сж.
Эффективность любого реального теплового двигателя определяется коэффициентом полезного действия (КПД).
Коэффициент полезного действия реальных циклов тепловых двигателей численно равен отношению полученной работы к подведенному извне количеству теплоты
|
|
|
|
|
L* |
|
|
|
|
|
|
Q* |
- |
Q* |
|
|
|
|
Q* |
|
|
||
h = |
|
|
|
|
ц |
|
|
|
|
= |
|
1 |
|
|
2 |
|
= 1- |
|
|
2 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||||
|
|
|
|
* |
|
|
|
|
|
|
* |
|
|
|
|
|
* |
|
|
||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||||
|
|
|
|
Q |
|
|
|
|
|
Q |
|
|
|
|
|
|
Q |
|
|
||||
|
|
|
|
1 |
|
|
|
|
|
|
|
1 |
|
|
|
|
|
|
1 |
|
|
||
Для обратимого цикла теплового двигателя КПД определяется cледующим образом:
hобр. = Lц.обр Q1обр
Цикл Карно
p
1-2 изотермическое расширение
2 |
4-1 адиабатное сжатие |
|
4
v
T
Т1
Т2
Карно
ht = q1 - q2 = 1 - q2 =
q1 q1
= 1 - T2Ds = 1 - Т2 T1Ds Т1
s S
Цикл Карно дает максимальное значение термического КПД в заданной диапазоне температур
Циклы ДВС
•Масса рабочего тела не меняется
•При подводе теплоты (сжигании топлива) не происходит химических реакций.
•Не происходит побочных потерь теплоты, кроме основной – во время выпуска газов.
•Процессы сжатия и расширения происходят адиабатно.
•Процесс отвода рабочего тела заменяется отводом теплоты через стенки цилиндра
•Все процессы считаются обратимыми
•Рабочим телом принимается идеальный газ
Цикл Тринклера-Сабатэ
4-й такт: Выпуск Открывается выпускной клапан
Поршень движется вверх и выталкивает продукты сгорания, находящиеся в цилиндре